CN107682938A - 一种基于lora自组协议的通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于LORA自组协议的通信系统，包括：LORA网关模块和与所述LORA网关模块通过LORA组网连接的至少一个LORA节点模块；所述LORA网关模块和所述LORA节点模块均包括：处理器、与所述处理器相连的LORA通信单元、以及与所述处理器相连将所述LORA通信单元的数据发送至一云服务器的4G通信单元；其中，所述处理器包括：节点数据处理模块，用于建立与LORA网关的连接并根据所述LORA网关下发的数据设定LORA通信行为；网关数据处理模块，用于接收并处理LORA节点的数据。本发明可以可以根据业务流程自定义自组网通信协议，大大降低了传统的3G/4G直接使用而产生的流量费用。

Description

一种基于LORA自组协议的通信系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种基于LORA自组协议的通信系统。
背景技术
传统无线传输技术主要包括以蓝牙、WIFI为代表的短距离无线传输，以及以2G/3G/4G为代表的手机网络无线传输。前者的传输距离较短、功耗过高，而后者的费用较高、功耗过高，因此，这些技术用在物流运输管理系统上时，总会出现矛盾。另外，传统的物流运输行业，目前未能实现对运输过程的全程监控、实时管理，因此对运输过程的精准控制需求非常强烈。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于LORA自组协议的通信系统，用于解决现有通信系统中存在的距离短、功耗高、没有大数据管理的技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的实施例提供了一种基于LORA自组协议的通信系统，所述基于LORA自组协议的通信系统包括：LORA网关模块和与所述LORA网关模块通过LORA组网连接的至少一个LORA节点模块；所述LORA网关模块和所述LORA节点模块均包括：处理器、与所述处理器相连的LORA通信单元、以及与所述处理器相连将所述LORA通信单元的数据发送至一云服务器的4G通信单元；其中，所述处理器包括：节点数据处理模块，用于建立与LORA网关的连接并根据所述LORA网关下发的数据设定LORA通信行为；网关数据处理模块，用于接收并处理LORA节点的数据。
于本发明的一实施例中，所述处理器还包括类型确定模块，用于获取所述LORA网关模块或所述LORA节点模块的设备ID并根据所述设备ID确定所述节点数据处理模块进行工作还是所述网关数据处理模块进行工作。
于本发明的一实施例中，所述节点数据处理模块包括：节点初始化单元，用于初始化节点的lora协议栈，配置节点的lora协议参数；节点监测单元，用于监测是否丢失连接，如果连接丢失，通知所述LORA网关；网关数据处理单元，用于根据LORA网关下发的参数数据配置lora通讯参数；LORA通信行为设定单元，用于根据lora的状态，设定LORA通信行为；LORA通信行为执行单元，用于根据设定的LORA通信行为执行对应的LORA通信行为。
于本发明的一实施例中，所述LORA通信行为包括发起连接、断开连接、处理LORA网关下发的数据以及发起心跳。
于本发明的一实施例中，所述网关数据处理模块包括：网关初始化单元，用于初始化网关的lora协议栈，配置网关的lora协议参数；网关监测单元，用于监测LORA节点是否丢失连接；数据接收单元，用于从各所述LORA节点接收数据；数据处理单元，用于处理从各所述LORA节点接收的数据。
于本发明的一实施例中，在所述网关监测单元监测到所述LORA节点丢失连接时，生成一报警数据，并将所述报警数据通过所述4G通信单元发送至所述云服务器。
于本发明的一实施例中，所述LORA网关模块和所述LORA节点模块还包括：GPS定位单元，用于将位置信息通过所述4G通信单元发送至所述云服务器。
于本发明的一实施例中，所述LORA节点模块中的所述GPS定位单元和所述4G通信单元默认为关闭状态，在所述节点监测单元监测到丢失连接时，所述 GPS定位单元启动并将位置信息通过所述4G通信单元发送至所述云服务器。
于本发明的一实施例中，所述处理器与所述LORA通信单元通过SPI接口连接。
于本发明的一实施例中，所述处理器与所述4G通信单元通过UART接口连接。
如上所述，本发明的基于LORA自组协议的通信系统具有以下有益效果：
本发明的基于LORA自组协议的通信系统可以实现远距离（18km）、低功耗(0.5ma)、高灵敏度(-140db)和稳定的无线网络连接，可以根据业务流程自定义自组网通信协议，实现大数据管理，大大降低了传统的3G/4G直接使用而产生的流量费用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1显示为本发明的基于LORA自组协议的通信系统的原理框图。
元件标号说明
1 基于LORA自组协议的通信系统
10 LORA网关模块
100 处理器
101 节点数据处理模块
102 网关数据处理模块
110 LORA通信单元
120 4G通信单元
20 LORA节点模块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例的目的在于提供一种基于LORA自组协议的通信系统，用于解决现有通信系统中存在的距离短、功耗高、没有大数据管理的技术问题。以下将详细阐述本发明的基于LORA自组协议的通信系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的基于LORA自组协议的通信系统。
具体地，如图1所示，本发明的实施例提供了一种基于LORA自组协议的通信系统1，所述基于LORA自组协议的通信系统1包括：LORA网关模块10和与所述LORA网关模块10通过LORA组网连接的至少一个LORA节点模块20。
采用LORA无线通信可以实现远距离（18km）、低功耗(0.5ma)、高灵敏度(-140db)和稳定的无线网络连接。
具体地，所述LORA网关模块10和所述LORA节点模块20均包括：处理器100、与所述处理器100相连的LORA通信单元110、以及与所述处理器100相连将所述LORA通信单元110的数据发送至一云服务器的4G通信单元120。
所述LORA网关模块10统一管理各个所述LORA节点模块20，实现大数据管理，并通过4G网络上报所述云服务器，所述云服务器和所述LORA网关模块10实时交互，所以本实施例中的基于LORA自组协议的通信系统1可以根据业务流程自定义自组网通信协议，实现大数据管理，大大降低了传统的3G/4G直接使用而产生的流量费用。
其中，所述处理器100运行有自组网协议，实现自组网协议的功能模块包括：节点数据处理模块101，用于建立与LORA网关的连接并根据所述LORA网关下发的数据设定LORA通信行为；网关数据处理模块102，用于接收并处理LORA节点的数据。
其中，于本实施例中，所述处理器100与所述LORA通信单元110通过SPI接口连接，所述处理器100与所述4G通信单元120通过UART接口连接。
所述处理器100例如为MCU，所述LORA通信单元110包括LORA芯片。
于本实施例中，所述处理器100还包括类型确定模块，用于获取所述LORA网关模块10或所述LORA节点模块20的设备ID并根据所述设备ID确定所述节点数据处理模块101进行工作还是所述网关数据处理模块102进行工作。即通过读取设备ID，知道当前应用运行的具体设备类型，根据设备类型，进入对应的设备流程。如果是节点ID，进入节点处理流程，如果是网关ID，进入网关处理流程。
于本实施例中，所述节点数据处理模块101包括：节点初始化单元，用于初始化节点的lora协议栈，配置节点的lora协议参数；节点监测单元，用于监测是否丢失连接，如果连接丢失，通知所述LORA网关；网关数据处理单元，用于根据LORA网关下发的参数数据配置lora通讯参数；LORA通信行为设定单元，用于根据lora的状态，设定LORA通信行为；LORA通信行为执行单元，用于根据设定的LORA通信行为执行对应的LORA通信行为。
其中，所述LORA通信行为包括发起连接、断开连接、处理LORA网关下发的数据以及发起心跳。其中，节点发送的连接请求，携带设备ID。网收到节点的连接请求，发送连接响应，携带网关的ID。如果节点收到网关响应，则注册连接上网关，如果没有收到连接响应，设定下次连接请求发送的时间。节点发起心跳连接请求，如果收到网关心跳响应，节点是连接正常，如果没有收到断开连接响应，计数断开连接请求命令发送失败次数，计算下次发送断开连接请求命令时间，并设定下次断开连接请求发送的时间，如果长时间没有收到连接响应，则认为连接丢失。
所述LORA通信行为执行单元如果没有任何需要执行的行为，通知底层处理器100睡眠，从而优化处理器100的工作时间，大大降低功耗，并提高实时性。
于本实施例中，所述网关数据处理模块102包括：网关初始化单元，用于初始化网关的lora协议栈，配置网关的lora协议参数；网关监测单元，用于监测LORA节点是否丢失连接；数据接收单元，用于从各所述LORA节点接收数据；数据处理单元，用于处理从各所述LORA节点接收的数据。
于本实施例中，在所述网关监测单元监测到所述LORA节点丢失连接时，生成一报警数据，并将所述报警数据通过所述4G通信单元120发送至所述云服务器。这样，所述云服务器即可知道丢失连接的所述LORA节点。
于本发明的一实施例中，所述LORA网关模块10和所述LORA节点模块20还包括：GPS定位单元，用于将位置信息通过所述4G通信单元120发送至所述云服务器。
其中，所述LORA节点模块20中的所述GPS定位单元和所述4G通信单元120默认为关闭状态，在所述节点监测单元监测到丢失连接时，所述 GPS定位单元启动并将位置信息通过所述4G通信单元120发送至所述云服务器，使得所述云服务器精准的定位到脱网后所述LORA节点模块20的位置。
综上所述，本发明的基于LORA自组协议的通信系统可以实现远距离（18km）、低功耗(0.5ma)、高灵敏度(-140db)和稳定的无线网络连接，可以根据业务流程自定义自组网通信协议，大大降低了传统的3G/4G直接使用而产生的流量费用。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中包括通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
版权申明
本专利文件披露的内容包含受版权保护的材料。该版权为版权所有人所有。版权所有人不反对任何人复制专利与商标局的官方记录和档案中所存在的该专利文件或者该专利披露。

Claims (10)

1.一种基于LORA自组协议的通信系统，其特征在于：所述基于LORA自组协议的通信系统包括：LORA网关模块和与所述LORA网关模块通过LORA组网连接的至少一个LORA节点模块；所述LORA网关模块和所述LORA节点模块均包括：
处理器、与所述处理器相连的LORA通信单元、以及与所述处理器相连将所述LORA通信单元的数据发送至一云服务器的4G通信单元；其中，所述处理器包括：
节点数据处理模块，用于建立与LORA网关的连接并根据所述LORA网关下发的数据设定LORA通信行为；
网关数据处理模块，用于接收并处理LORA节点的数据。
2.根据权利要求1所述的基于LORA自组协议的通信系统，其特征在于：所述处理器还包括类型确定模块，用于获取所述LORA网关模块或所述LORA节点模块的设备ID并根据所述设备ID确定所述节点数据处理模块进行工作还是所述网关数据处理模块进行工作。
3.根据权利要求1所述的基于LORA自组协议的通信系统，其特征在于：所述节点数据处理模块包括：
节点初始化单元，用于初始化节点的lora协议栈，配置节点的lora协议参数；
节点监测单元，用于监测是否丢失连接，如果连接丢失，通知所述LORA网关；
网关数据处理单元，用于根据LORA网关下发的参数数据配置lora通讯参数；
LORA通信行为设定单元，用于根据lora的状态，设定LORA通信行为；
LORA通信行为执行单元，用于根据设定的LORA通信行为执行对应的LORA通信行为。
4.根据权利要求1或3所述的基于LORA自组协议的通信系统，其特征在于：所述LORA通信行为包括发起连接、断开连接、处理LORA网关下发的数据以及发起心跳。
5.根据权利要求3所述的基于LORA自组协议的通信系统，其特征在于：所述网关数据处理模块包括：
网关初始化单元，用于初始化网关的lora协议栈，配置网关的lora协议参数；
网关监测单元，用于监测LORA节点是否丢失连接；
数据接收单元，用于从各所述LORA节点接收数据；
数据处理单元，用于处理从各所述LORA节点接收的数据。
6.根据权利要求5所述的基于LORA自组协议的通信系统，其特征在于：在所述网关监测单元监测到所述LORA节点丢失连接时，生成一报警数据，并将所述报警数据通过所述4G通信单元发送至所述云服务器。
7.根据权利要求5所述的基于LORA自组协议的通信系统，其特征在于：所述LORA网关模块和所述LORA节点模块还包括：GPS定位单元，用于将位置信息通过所述4G通信单元发送至所述云服务器。
8.根据权利要求7所述的基于LORA自组协议的通信系统，其特征在于：所述LORA节点模块中的所述GPS定位单元和所述4G通信单元默认为关闭状态，在所述节点监测单元监测到丢失连接时，所述 GPS定位单元启动并将位置信息通过所述4G通信单元发送至所述云服务器。
9.根据权利要求1所述的基于LORA自组协议的通信系统，其特征在于：所述处理器与所述LORA通信单元通过SPI接口连接。
10.根据权利要求1所述的基于LORA自组协议的通信系统，其特征在于：所述处理器与所述4G通信单元通过UART接口连接。
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